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高一物理
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 钱学森弹道是我国科学家钱学森于20世纪40年代提出的一种新型导弹弹道的设想,这种弹道的特点是将弹道导弹和飞航导弹的轨迹融合在一起,使之既有弹道导弹的突防性,又有飞航式导弹的灵活性。导弹在同一竖直平面内的一段飞行轨迹如图所示,A、B、C、D是轨迹上的四个位置,导弹在这四个位置的速度v与所受合外力F的关系可能正确且速度正在减小的是( )
A. 位置A B. 位置B C. 位置C D. 位置D
【答案】B
【解析】
【详解】AC.做曲线运动的物体速度方向为轨迹在该点的切线方向,而合外力应指向轨迹的凹侧,二者分居于轨迹两侧,故AC错误;
BD.合外力方向与速度方向夹角为锐角,物体正在做加速运动,合外力方向与速度方向夹角为钝角,物体正在做减速运动,故B正确,D错误;
故选B。
2. 如图所示,A、B、C分别是自行车的大齿轮、小齿轮和后轮的边缘上的三个点,到各自转动轴的距离分别为3r、r和10r。支起自行车后轮,在转动踏板的过程中,链条不打滑,则A、B、C三点( )
A. 角速度大小关系是 B. 线速度大小关系是
C. 转速大小关系是 D. 加速度大小关系是
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】AB.A、B通过链条传动,线速度相等,角速度与半径成反比,故A角速度小于B角速度,B、C同轴传动,角速度相等,线速度与半径成正比,故B线速度小于C线速度,可得
A错误,B正确;
C.转速与角速度成正比,故
C错误;
D.向心加速度为
结合AB的解析可得
D错误。
故选B。
3. 质量m=200kg的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动,图像甲表示汽车运动的速度与时间的关系,图像乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。设汽车在运动过程中阻力不变,在18s末汽车的速度恰好达到最大。则下列说法正确的是( )
A. 汽车受到的阻力200N
B. 汽车的最大牵引力为800N
C. 8s~18s过程中汽车牵引力做的功为8×104J
D. 汽车在做变加速运动过程中的位移大小为90m
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.当牵引力等于阻力时,速度达到最大值,则有
故A错误;
B.汽车做匀加速运动的牵引力最大,则有
故B错误;
C.8s-18s过程中汽车牵引力已达到最大功率,所以牵引力做的功为
W=Pt=8×104J
故C正确;
D.8s~18s过程中,根据动能定理得
解得
s=95.5m
故D错误;
故选C。
4. 如图所示,我国的静止卫星M、量子卫星N均在赤道平面内绕地球做圆周运动,P是地球赤道上一点。则( )
A. P点的周期比N的大 B. P点的速度等于第一宇宙速度
C. M的向心加速度比N的大 D. M所受的万有引力比N大
【答案】A
【解析】
【详解】A.P是地球赤道上一点,其随地球自转的周期等于同步卫星的公转周期,M是静止卫星,也就是同步卫星,M的轨道半径比N的轨道半径大,由开普勒第三定律
则M点的周期比N的大,即P点的周期比N的大,故A正确;
B.第一宇宙速度运行卫星的周期约85min,P是地球赤道上一点,其随地球自转的周期为24h,故 P点的速度小于第一宇宙速度,故B错误;
C.由,得M的向心加速度比N的小,故C错误;
D.因不知道静止卫星M、量子卫星N的质量大小关系,故无法比较M、N所受的万有引力大小,故D错误。
故选A。
5. 我国一直努力进行火星生命迹象的探索。如图所示。某火星探测器先在椭圆轨道Ⅰ上绕火星运动、周期为2T、后从A点进入圆轨道Ⅱ绕火星做匀速圆周运动、周期为T。当探测器即将着陆前悬停在距离火星表面附近h的高度时、以的初速度水平弹射出一个小球,测得小球弹出点到落地点之间的直线距离为2h。已知火星的半径为R,引力常量为G,下列判断正确的是( )
A. 火星表面的重力加速度大小为
B. 火星的质量为
C. 椭圆轨道Ⅰ的半长轴为圆轨道Ⅱ半径的2倍
D. 探测器从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ,需要在A处点火加速
【答案】B
【解析】
【详解】A.小球做平抛运动,设火星表面的重力加速度为,竖直下落高度,直线位移大小为,因此水平位移
水平方向有
解得
竖直方向有
将代入解得,故A错误;
B.火星表面物体重力等于万有引力
可得
代入解得,B正确;
C.设圆轨道Ⅱ的半径为,椭圆轨道Ⅰ半长轴为,根据开普勒第三定律有
代入
解得,故C错误;
D.从椭圆轨道Ⅰ进入圆轨道Ⅱ,需要在近火点减速,使万有引力大于所需向心力,做近心运动进入小圆轨道,因此需要点火减速,故D错误。
故选B。
6. 如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与一质量为m、套在光滑竖直固定杆A处的圆环相连,弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑,经过B处的速度最大,到达C处的速度为零,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 由A到B的过程中,圆环动能的增加量小于其重力势能的减少量
B. 由A到C的过程中,圆环的动能与重力势能之和先增大后减少
C. 由A到C的过程中,圆环的动能与重力势能之和先减少后增大
D. 在C处时,弹簧的弹性势能大于mgh
【答案】A
【解析】
【详解】A.由A到B的过程中,弹簧弹力对圆环始终做负功,圆环的机械能减少,其动能的增加量小于重力势能的减少量,故A正确;
BC.由A到C的过程中,弹簧弹力对圆环始终做负功,圆环的机械能减少,圆环的动能与重力势能之和一直减少,故BC错误;
D.圆环和弹簧组成的系统机械能守恒,所以在C处时,弹簧的弹性势能等于mgh,故D错误。
故选A。
7. 2022年5月10日01时56分,天舟四号货运飞船搭乘长征七号遥五运载火箭从文昌航天发射场出发,奔向“天宫”空间站,最终与空间站对接,一起环绕地球做圆周运动,从而执行为空间站运输物资、补给燃料等任务。关于天舟四号,以下说法正确的是( )
A. 天舟四号的发射速度必须大于第一宇宙速度
B. 天舟四号在绕地球做圆周运动的过程中,其内部携带的物资的加速度都为0
C. 已知静止卫星轨道距地面的高度高于天舟四号轨道距地面的高度,则天舟四号的环绕周期大于地球静止卫星的环绕周期
D. 根据开普勒第三定律,若已知天舟四号绕地球转动的周期及轨道半径,已知地球绕太阳的周期,就可以估算出地球绕太阳转动的轨道半径
【答案】A
【解析】
【详解】A.第一宇宙速度是最小发射速度,则天舟四号的发射速度必须大于第一宇宙速度,选项A正确;
B.天舟四号在绕地球做圆周运动的过程中,其内部携带的物资绕地球也做圆周运动,则其加速度不为0,选项B错误;
C.根据
可得
已知静止卫星轨道距地面的高度高于天舟四号轨道距地面的高度,则天舟四号的环绕周期小于地球静止卫星的环绕周期,选项C错误;
D.天舟四号绕地球转动的中心天体是地球,而地球绕太阳转动的中心天体是太阳,两者中心天体不同,不能根据开普勒第三定律求解地球绕太阳转动的轨道半径,选项D错误。
故选A。
二、多项选择题:共3题,每题6分,共18分。在每个小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求。全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,由M点运动到N点,以下说法正确的是( )
A. 粒子必定带正电荷
B. 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
C. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
D. 粒子在M点的动能小于它在N点的动能
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.根据粒子的运动轨迹可知,粒子运动的轨迹大致向上,可知粒子必定带正电荷,选项A正确;
BC.电场线的疏密反映场强大小,可知M点场强小于N点场强,可知粒子在M点受到的电场力小于它在N点的电场力,粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度,选项B错误,C正确;
D.从M点到N点电场力做正功,则动能增加,即粒子在M点的动能小于它在N点的动能,选项D正确。
故选ACD。
9. 质量为m的汽车,在半径为20m的圆形水平路面上行驶,最大静摩擦力是车重的倍,为了不使轮胎在公路上打滑,下列速度安全的是( )()
A. B. C. D.
【答案】BCD
【解析】
【详解】最大静摩擦力提供向心力有
解得
汽车的最大速度为,所以A错误,BCD正确。
故选BCD。
10. 如图所示,在倾角为θ的足够长光滑斜面上端系有一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧下端连一个质量为m的小球,球被一垂直于斜面的挡板A挡住,此时弹簧没有形变。若挡板A以加速度a()沿斜面向下匀加速运动,到弹簧伸到最长(弹性限度内)的过程中,下列说法正确的是( )
A. 挡板A和小球分离时,弹簧的伸长量达到最大
B. 挡板A和小球分离所经历的时间为
C. 小球从静止开始运动到弹簧伸到最长的过程中,小球的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
D. 当小球向下运动达到速度最大时,其运动的距离为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.因为,所以挡板对小球有力的作用,挡板A与小球分离时,挡板对小球的作用力为零,由于小球仍有向下的速度,所以小球仍继续向下运动,所以弹簧继续伸长,不是最大,A错误;
C.小球从静止开始运动到弹簧伸到最长的过程中,小球受到挡板的作用力,做功,小球与弹簧组成的系统机械能不守恒,所以小球的重力势能部分转化为弹簧的弹性势能,C错误;
BD.球和挡板分离后做加速度减小的加速运动,当加速度为零时,速度最大,此时物体所受合力为零。即
解得
所以速度最大时运动的距离为。设球与挡板分离时位移为s,经历的时间为t,从开始运动到分离的过程中,m受竖直向下的重力,垂直斜面向上的支持力FN,沿斜面向上的挡板支持力F1和弹簧弹力F。根据牛顿第二定律有
随着x的增大,F增大,F1减小,保持a不变,当m与挡板分离时,x增大到等于s,减小到零,则有
又
联立解得
所以经历的时间为
BD正确。
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律,操作步骤如下:
①用天平测出物块a的质量和物块b的质量;
②把打点计时器、定滑轮固定在铁架台上,跨过定滑轮的轻质细线连接物块a和物块b;
③把固定在物块a上的纸带穿过打点计时器的限位孔,让物块a靠近打点计时器,先接通电源,再释放物块a和物块b;
④实验过程中打出的一条纸带如图乙所示;
⑤更换物块,重复实验。
0是打下的第一个点,1、2、3是纸带上选取的3个计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),所用电源频率为。已知,。
(1)在打下0点到打下计数点2的过程中,物块a和物块b组成的系统动能的增加量__________,系统重力势能的减少量__________,若在误差允许的范围内,,则系统的机械能守恒。(取,结果均保留两位有效数字)
(2)某同学分析实验数据发现,对于物块a和物块b组成的系统,其增加的动能小于减少的重力势能,可能原因是__________________________________________________________。(写出一条即可)
【答案】(1) ①. 0.30 ②. 0.31
(2)存在空气阻力(或摩擦阻力的影响,其他答案合理即可得分,2分)
【解析】
【小问1详解】
[1]根据题意可知,物块a和物块b做的都是匀变速直线运动,所以根据匀变速直线运动一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,计数点2的速度
所以在打下0点到打下计数点2的过程中,物块a和物块b组成的系统动能的增加量
[2]所以在打下0点到打下计数点2的过程中,物块a和物块b组成的系统重力势能的减少量。
【小问2详解】
某同学分析实验数据发现,对于物块a和物块b组成的系统,其增加的动能小于减少的重力势能,可能原因有空气阻力对系统做功,或滑轮与绳间的摩擦力对系统做功等,损失了系统的机械能,使增加的动能小于减少的重力势能。
12. 某实验小组的同学用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为,被碰小球质量为。记录小球抛出点在地面上的垂直投影点,测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置、、与的距离分别为、、,如图乙,回答下列问题:
(1)若入射小球半径为,被碰小球半径为,为满足实验要求,则需要__________,两小球质量应满足__________。(均填“大于”“小于”或“等于”)
(2)关于本实验,下列说法正确的是__________。
A. 斜槽轨道必须光滑,末端必须水平
B. 实验过程中,复写纸和白纸都可以移动
C. 入射小球每次必须从斜槽轨道同一位置释放
D. 需用秒表测定小球在空中飞行的时间
(3)若两球碰撞时的动量守恒,应满足的关系式为______________;若碰撞是弹性碰撞,则还应满足______________。(均用题中所给物理量的符号表示)
(4)某同学设计了如图丙所示的实验装置,在斜槽轨道右侧竖直固定一木板,实验开始时,先让入射小球多次从斜槽轨道上某位置由静止释放,找到其打在竖直木板上的平均位置,然后把被碰小球静置于斜槽轨道末端,再将入射小球从斜槽轨道上释放,与被碰小球相碰,找到两小球打在竖直木板上的平均位置分别为。木板上的点与被碰小球放在斜槽轨道末端时等高,用刻度尺测出到三点的距离分别为、。若两球碰撞时的动量守恒,应满足的关系式为______________。(用题中所给物理量的符号表示)
【答案】(1) ①. 等于 ②. 大于 (2)C
(3) ①. ②. ##
(4)
【解析】
【小问1详解】
[1]为保证两球发生对心正碰,两球半径需要相等,即等于;
[2]为防止入射球碰撞后反弹,要求入射球质量大于被碰球质量,即大于。
【小问2详解】
A.斜槽不需要光滑,只要入射球每次从同一位置释放,就能保证抛出速度相同,斜槽末端仅需要水平,保证小球平抛,故A错误;
B.实验过程中白纸、复写纸不能移动,否则落点位置测量错误,故B错误;
C.入射球每次从斜槽同一位置释放,可保证碰撞前入射球速度相同,满足实验要求,故C正确;
D.所有小球平抛下落高度相同,飞行时间相同,故水平位移正比于初速度,无需秒表测时间,故D错误。
故选C。
【小问3详解】
[1]小球平抛下落高度相同,运动时间相同,小球平抛初速度
故可用水平位移代替速度。 动量守恒原式为
代入,,
消去得
[2]若为弹性碰撞,系统初末状态动能相等,满足
代入,,
解得
与动量守恒表达式联立,得
【小问4详解】
设斜槽末端到竖直木板的水平距离为定值,小球从斜槽末端飞出后,竖直方向满足
解得
水平方向
整理得
即
故碰撞前入射速度对应,碰撞后入射速度对应,被碰速度对应,代入动量守恒消去公共系数,得
13. 如图,等边位于竖直平面内,AB边水平,顶点C在AB边上方,3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下,BC边中点N处的电场强度方向竖直向上,A点处点电荷的电荷量的绝对值为q,求
(1)B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负;
(2)C点处点电荷的电荷量。
【答案】(1),A、B、C均为正电荷;(2)
【解析】
【详解】(1)因为M点电场强度竖直向下,则C为正电荷,根据场强的叠加原理,可知A、B两点的电荷在M点的电场强度大小相等,方向相反,则B点电荷带电量为,电性与A相同,又点电场强度竖直向上,可得处电荷在点的场强垂直BC沿AN连线向右上,如图所示
可知A处电荷为正电荷,所以A、B、C均为正电荷。
(2)如图所示
由几何关系
即
其中
解得
14. 如图所示,水平圆盘可绕过圆心O的竖直轴转动,质量的小物块放在圆盘上,一根长不可伸长的轻质细绳,一端系物块、另一端固定在转轴上P点,伸直的细绳与转轴的夹角且恰好无张力。已知物块与圆盘之间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,,重力加速度大小取,圆盘由静止开始缓慢增大转速。
(1)求细绳上产生张力瞬间,圆盘的角速度的大小;
(2)求物块恰好对圆盘无压力时圆盘的角速度的大小;
(3)若圆盘的角速度,求此时细绳中张力的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
物块与圆盘之间的摩擦力达最大值时,细绳上将产生张力;
物块做圆周运动的半径
由牛顿第二定律得
解得
【小问2详解】
设物块恰好对圆盘无压力时绳的拉力为,沿竖直方向
沿水平方向
解得
【小问3详解】
,此时物块离开圆盘;设细绳与转轴的夹角为,物块做圆周运动的半径
沿竖直方向
沿水平方向
解得
15. 如图所示,水平地面上的O处固定一竖直光滑杆,质量为m的小滑块P套在杆上,质量为2m的小滑块Q放在地面上。滑块P、Q间通过铰链用长为L的刚性轻杆连接,一水平轻弹簧右端与Q相连,左端与固定在地面上的竖直挡板连接。已知Q在初始位置A处时两杆夹角,弹簧为原长,两小滑块均恰好静止。现给滑块Q一水平外力F,使Q从A位置运动到B位置,此处两杆夹角为53°,该过程中P、Q始终在同一竖直平面内,已知弹簧劲度系数,且弹簧始终在弹性限度内,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,重力加速度为g,,。求:
(1)滑块Q静止在位置A时,滑块Q受到的摩擦力f大小及支持力大小;
(2)若P以向下做匀加速运动,滑块Q到达位置B时的速度大小;
(3)若P缓慢向下运动,Q从A位置运动到B位置过程中,力F对滑块Q做的功。
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
滑块Q静止在A位置时,两小滑块均恰好静止,对P受力分析有
解得
对P、Q整体有,
解得,
【小问2详解】
Q从A位置运动到B位置过程中,对P有
又
解得
杆连接P、Q,根据关联速度有
解得
【小问3详解】
Q从A位置运动到B位置过程中,Q通过的位移
解得
摩擦力对Q做的功
解得
弹簧弹力对Q做的功
解得
对P、Q系统有
解得
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高一物理
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 钱学森弹道是我国科学家钱学森于20世纪40年代提出的一种新型导弹弹道的设想,这种弹道的特点是将弹道导弹和飞航导弹的轨迹融合在一起,使之既有弹道导弹的突防性,又有飞航式导弹的灵活性。导弹在同一竖直平面内的一段飞行轨迹如图所示,A、B、C、D是轨迹上的四个位置,导弹在这四个位置的速度v与所受合外力F的关系可能正确且速度正在减小的是( )
A. 位置A B. 位置B C. 位置C D. 位置D
2. 如图所示,A、B、C分别是自行车的大齿轮、小齿轮和后轮的边缘上的三个点,到各自转动轴的距离分别为3r、r和10r。支起自行车后轮,在转动踏板的过程中,链条不打滑,则A、B、C三点( )
A. 角速度大小关系是 B. 线速度大小关系是
C. 转速大小关系是 D. 加速度大小关系是
3. 质量m=200kg的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动,图像甲表示汽车运动的速度与时间的关系,图像乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。设汽车在运动过程中阻力不变,在18s末汽车的速度恰好达到最大。则下列说法正确的是( )
A. 汽车受到的阻力200N
B. 汽车的最大牵引力为800N
C. 8s~18s过程中汽车牵引力做的功为8×104J
D. 汽车在做变加速运动过程中的位移大小为90m
4. 如图所示,我国的静止卫星M、量子卫星N均在赤道平面内绕地球做圆周运动,P是地球赤道上一点。则( )
A. P点的周期比N的大 B. P点的速度等于第一宇宙速度
C. M的向心加速度比N的大 D. M所受的万有引力比N大
5. 我国一直努力进行火星生命迹象的探索。如图所示。某火星探测器先在椭圆轨道Ⅰ上绕火星运动、周期为2T、后从A点进入圆轨道Ⅱ绕火星做匀速圆周运动、周期为T。当探测器即将着陆前悬停在距离火星表面附近h的高度时、以的初速度水平弹射出一个小球,测得小球弹出点到落地点之间的直线距离为2h。已知火星的半径为R,引力常量为G,下列判断正确的是( )
A. 火星表面的重力加速度大小为
B. 火星的质量为
C. 椭圆轨道Ⅰ的半长轴为圆轨道Ⅱ半径的2倍
D. 探测器从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ,需要在A处点火加速
6. 如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与一质量为m、套在光滑竖直固定杆A处的圆环相连,弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑,经过B处的速度最大,到达C处的速度为零,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 由A到B的过程中,圆环动能的增加量小于其重力势能的减少量
B. 由A到C的过程中,圆环的动能与重力势能之和先增大后减少
C. 由A到C的过程中,圆环的动能与重力势能之和先减少后增大
D. 在C处时,弹簧的弹性势能大于mgh
7. 2022年5月10日01时56分,天舟四号货运飞船搭乘长征七号遥五运载火箭从文昌航天发射场出发,奔向“天宫”空间站,最终与空间站对接,一起环绕地球做圆周运动,从而执行为空间站运输物资、补给燃料等任务。关于天舟四号,以下说法正确的是( )
A. 天舟四号的发射速度必须大于第一宇宙速度
B. 天舟四号在绕地球做圆周运动的过程中,其内部携带的物资的加速度都为0
C. 已知静止卫星轨道距地面的高度高于天舟四号轨道距地面的高度,则天舟四号的环绕周期大于地球静止卫星的环绕周期
D. 根据开普勒第三定律,若已知天舟四号绕地球转动的周期及轨道半径,已知地球绕太阳的周期,就可以估算出地球绕太阳转动的轨道半径
二、多项选择题:共3题,每题6分,共18分。在每个小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求。全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,由M点运动到N点,以下说法正确的是( )
A. 粒子必定带正电荷
B. 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
C. 粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
D. 粒子在M点的动能小于它在N点的动能
9. 质量为m的汽车,在半径为20m的圆形水平路面上行驶,最大静摩擦力是车重的倍,为了不使轮胎在公路上打滑,下列速度安全的是( )()
A. B. C. D.
10. 如图所示,在倾角为θ的足够长光滑斜面上端系有一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧下端连一个质量为m的小球,球被一垂直于斜面的挡板A挡住,此时弹簧没有形变。若挡板A以加速度a()沿斜面向下匀加速运动,到弹簧伸到最长(弹性限度内)的过程中,下列说法正确的是( )
A. 挡板A和小球分离时,弹簧的伸长量达到最大
B. 挡板A和小球分离所经历的时间为
C. 小球从静止开始运动到弹簧伸到最长的过程中,小球的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
D. 当小球向下运动达到速度最大时,其运动的距离为
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律,操作步骤如下:
①用天平测出物块a的质量和物块b的质量;
②把打点计时器、定滑轮固定在铁架台上,跨过定滑轮的轻质细线连接物块a和物块b;
③把固定在物块a上的纸带穿过打点计时器的限位孔,让物块a靠近打点计时器,先接通电源,再释放物块a和物块b;
④实验过程中打出的一条纸带如图乙所示;
⑤更换物块,重复实验。
0是打下的第一个点,1、2、3是纸带上选取的3个计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),所用电源频率为。已知,。
(1)在打下0点到打下计数点2的过程中,物块a和物块b组成的系统动能的增加量__________,系统重力势能的减少量__________,若在误差允许的范围内,,则系统的机械能守恒。(取,结果均保留两位有效数字)
(2)某同学分析实验数据发现,对于物块a和物块b组成的系统,其增加的动能小于减少的重力势能,可能原因是__________________________________________________________。(写出一条即可)
12. 某实验小组的同学用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为,被碰小球质量为。记录小球抛出点在地面上的垂直投影点,测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置、、与的距离分别为、、,如图乙,回答下列问题:
(1)若入射小球半径为,被碰小球半径为,为满足实验要求,则需要__________,两小球质量应满足__________。(均填“大于”“小于”或“等于”)
(2)关于本实验,下列说法正确的是__________。
A. 斜槽轨道必须光滑,末端必须水平
B. 实验过程中,复写纸和白纸都可以移动
C. 入射小球每次必须从斜槽轨道同一位置释放
D. 需用秒表测定小球在空中飞行的时间
(3)若两球碰撞时的动量守恒,应满足的关系式为______________;若碰撞是弹性碰撞,则还应满足______________。(均用题中所给物理量的符号表示)
(4)某同学设计了如图丙所示的实验装置,在斜槽轨道右侧竖直固定一木板,实验开始时,先让入射小球多次从斜槽轨道上某位置由静止释放,找到其打在竖直木板上的平均位置,然后把被碰小球静置于斜槽轨道末端,再将入射小球从斜槽轨道上释放,与被碰小球相碰,找到两小球打在竖直木板上的平均位置分别为。木板上的点与被碰小球放在斜槽轨道末端时等高,用刻度尺测出到三点的距离分别为、。若两球碰撞时的动量守恒,应满足的关系式为______________。(用题中所给物理量的符号表示)
13. 如图,等边位于竖直平面内,AB边水平,顶点C在AB边上方,3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下,BC边中点N处的电场强度方向竖直向上,A点处点电荷的电荷量的绝对值为q,求
(1)B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负;
(2)C点处点电荷的电荷量。
14. 如图所示,水平圆盘可绕过圆心O的竖直轴转动,质量的小物块放在圆盘上,一根长不可伸长的轻质细绳,一端系物块、另一端固定在转轴上P点,伸直的细绳与转轴的夹角且恰好无张力。已知物块与圆盘之间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,,重力加速度大小取,圆盘由静止开始缓慢增大转速。
(1)求细绳上产生张力瞬间,圆盘的角速度的大小;
(2)求物块恰好对圆盘无压力时圆盘的角速度的大小;
(3)若圆盘的角速度,求此时细绳中张力的大小。
15. 如图所示,水平地面上的O处固定一竖直光滑杆,质量为m的小滑块P套在杆上,质量为2m的小滑块Q放在地面上。滑块P、Q间通过铰链用长为L的刚性轻杆连接,一水平轻弹簧右端与Q相连,左端与固定在地面上的竖直挡板连接。已知Q在初始位置A处时两杆夹角,弹簧为原长,两小滑块均恰好静止。现给滑块Q一水平外力F,使Q从A位置运动到B位置,此处两杆夹角为53°,该过程中P、Q始终在同一竖直平面内,已知弹簧劲度系数,且弹簧始终在弹性限度内,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,重力加速度为g,,。求:
(1)滑块Q静止在位置A时,滑块Q受到的摩擦力f大小及支持力大小;
(2)若P以向下做匀加速运动,滑块Q到达位置B时的速度大小;
(3)若P缓慢向下运动,Q从A位置运动到B位置过程中,力F对滑块Q做的功。
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